Inmunoterapia para el control de diarreas indiferenciadas en crianza

Los trastornos digestivos en las terneras con frecuencia se manifiestan con diarreas caracterizadas por heces líquidas y profusas, deshidratación, emaciación, postración y muerte. Las becerras lactantes dentro de los primeros 35 días de edad, son las más susceptibles a las infecciones entéricas que causan diarrea. Alrededor del 4% de las becerras, llegan a morir antes del destete y otro porcentaje no se desarrolla correctamente, produciendo grandes pérdidas económicas, por el tratamiento y por los gastos de manejo. Los agentes involucrados que producen diarrea son bacterias como Escherichia coli, Salmonella spp, y Clostridium perfringes, también hay virus involucrados con frecuencia como Rotavirus y Coronavirus, además de protozoarios del género Eimeria spp, Cryptosporidium spp y Giardia spp.

 

Tanto virus como bacterias y protozoarios pueden participar en los trastornos diarreicos en forma primaria, pero estudios epidemiológicos y de laboratorio han demostrado que las infecciones mixtas son más comunes que las simples, en su asociación con la presentación clínica de la enfermedad. Es por ello que en la actualidad se describe a este cuadro clínico como Síndrome Diarreico Neonatal o también recibe el nombre de Diarrea Indiferenciada de las Becerras.

Estudios realizados en establos lecheros del norte de México han mostrado trastornos gastrointestinales manifestados con diarrea en becerras de 1 a 35 días de edad con un promedio de 13 días. Las heces analizadas presentan diferentes tonalidades desde una coloración amarillenta clara hasta color café oscuro, y/o hemorrágicas, con estrías de sangre, moco y fibrina. Los patógenos más comunes encontrados en los trastornos diarreicos, y sus rangos, son Cryptosporidium (53-66%), Rotavirus (46-57%), Salmonella (29-57%), Coronavirus (14-28%) y Escherichia coli (9-15%). Las infecciones mixtas se presentan con más frecuencia (54-71%) que las infecciones de un sólo agente. Las infecciones simples son frecuentes debido a Cryptosporidium (14-16%), Rotavirus (3-10%), Salmonella (5-9%), menos comunes Coronavirus (0-3%) y Escherichia coli (0-2%). En un 12.2% de las muestras no se encontraron los agentes infecciosos estudiados.

 

La criptosporidiosis es una enfermedad parasitaria de distribución cosmopolita causada por el parásito protozoario Cryptosporidium, el cual es transmitido por el agua, y es encontrado intracelularmente en los hospedadores animales. Las especies de Cryptosporidium pertenecen al Phylum Apicomplexa y afectan una amplia variedad de hospedadores vertebrados, infecta a diversas especies de animales incluyendo a los mamíferos y produce una infección entérica que se manifiesta con diarrea aguda y profusa que se observa en humanos y rumiantes. Si la diarrea se vuelve persistente, puede causar la muerte del hospedador. El conocimiento de la procedencia de los pará- sitos que causan criptosporidiosis en las becerras es esencial para el control de la enfermedad, ya que ésta es una de las principales causas de la diarrea indiferenciada de las becerras y produce grandes pérdidas económicas.

Las principales especies responsables de criptosporidiosis bovina incluyen a C. parvum que coloniza el intestino delgado y constituye un importante agente del síndrome diarreico de los neonatos, en ocasiones acompañado por depresión, inapetencia, fiebre, deshidratación y pobre condición corporal. En bovinos adultos también ha sido reportada esta especie causando una enfermedad que generalmente cursa en forma subclínica y presenta bajos niveles de infección. C. andersoni comúnmente se ha visto en ganado adulto asintomático, sin embargo, se ha asociado a abomasitis. Se asocia a reducción de la producción de leche y pobre ganancia de peso, y es considerado ser una especie zoonótica. Las especies C. bovis y C. ryanae infectan becerros destetados y de hasta un año de edad, y no se asocian con ningún signo clínico de enfermedad.

En bovinos infectados natural y experimentalmente se han detectado grandes cantidades de ooquistes en sus excretas sin que haya una demostración de signos clínicos y el periodo infeccioso es más frecuente entre el primer y segundo mes de edad.

 

El Rotavirus A es un enteropatógeno detectado en enteritis agudas en becerros. El Rotavirus bovino causa grandes pérdidas económicas en la industria ganadera, debido a altas tasas de morbilidad y mortalidad, pobre ganancia de peso y costos de tratamientos.

Los Rotavirus poseen un genoma que codifica seis proteínas estructurales (VP1-VP4, VP6 y VP7) y cinco proteínas no estructurales (NSP1-NSP5). Las proteínas VP4 y VP7 definen los serotipos G (glicoproteína) y P (sensible a proteasa), y desempeñan un importante papel en la inmunidad protectora. Se han descrito 27 genotipos G y 35 genotipos P para el Rotavirus A de humanos y animales. Los rotavirus han sido clasificados en grupos, subgrupos y serotipos. Entre los Rotavirus bovinos, tres genotipos G (G6, G8 y G10) y tres genotipos P (P[1], P[5] y P[11]) son los más comunes.

La respuesta inmune a rotavirus es serotipo específica. La especificidad de grupo y subgrupo es confirmada por la proteína VP6, que diferencia al rotavirus en 7 grupos (RVA- RVG) y en dos subgrupos (I-II). Las cepas RVA, RVB, y RVC han sido aisladas de humanos, otros mamíferos y aves, mientras que las cepas RVD, RVE, RVF y RVG han sido aisladas de animales, pero no de humanos. Los RVA comprenden un grupo importante de patógenos para los humanos, bovinos y otros animales. El RVB bovino rara vez afecta a terneros, corderos, lechones y a humanos. El RVC puede afectar a los cerdos y ocasionalmente a los humanos. Los grupos RVD, RVF y RVG pueden afectar a las aves de corral y el grupo RVE puede afectar al cerdo. Sin embargo, el grupo A de los rotavirus son la causa principal de las infecciones por rotavirus en los animales domésticos, a pesar de que los rota- virus atípicos también han sido aislados en algunos casos.

Las diarreas por Rotavirus bovino son comunes en terneros jóvenes que pueden morir como resultado de una severa deshidratación o infección bacteriana secundaria y afecta tanto a ganado lechero como productores de carne. Los becerros son susceptibles a la diarrea por Rotavirus bovino desde el nacimiento hasta las 8 semanas de edad, la susceptibilidad disminuye a partir de la tercera semana.

El Rotavirus bovino infecta principalmente al intestino delgado proximal, produciendo necrosis y hemorragias, sin embargo, una proteína no estructural (NSP4) actúa como una toxina, lo que resulta en diarrea osmótica y secretora.

 

El Coronavirus bovino (BCoV) se asocia a síndromes clínicos diversos, ya que produce hepatitis, trastornos nerviosos, nefritis, y produce diarrea neonatal de las becerras, disentería de invierno y enfermedad respiratoria infecciosa bovina en jóvenes y adultos. El Coronavirus bovino es un virus ARN de la familia Coronaviridae, gé- nero Coronavirus y orden Nidovirales, se clasifica en el grupo 2 de los tres en que se dividen los coronavirus. Afecta una gran variedad de especies que incluyen a los humanos, bovinos, porcinos, caninos, felinos, equinos, aves y ratones. Además se reportan también los Torovirus, los cuales son miembros de la familia Coronaviridae que causan enfermedades entéricas en animales y humanos.

Las proteínas estructurales del virus incluyen una fosfoproteína N, conformando la nucleocápside, la cual interactúa con la glicoproteína M, para la formación de partículas virales. En la membrana del virus se encuentra una glicoproteína S, que funciona como un ancla a la membrana, dando lugar a dos subdominios, S1yS2. También tiene una proteína E, todas son proteínas estructurales que se encuentran en todos los coronavirus.

El virus se multiplica en el tracto intestinal y respiratorio de terneros. Aislados de Coronavirus bovinos a partir de procesos respiratorios y entéricos en bovinos adultos con disentería de invierno pertenecen a grupos antigé- nicos diferentes. Sin embargo, cepas de Coronavirus bovino obtenidas de terneros con diarrea neonatal pueden causar el cuadro entérico en bovinos adultos, y viceversa.

En becerros los principales signos son la presentación de diarreas líquidas profusas amarillentas, con moco o sangre que dura de 2 a 6 días, causando deshidratación, además de anorexia, y fiebre. Las lesiones macroscópicas muestran estómago distendido con leche coagulada en su interior. Dilatación del intestino, flacidez y líquido, de color amarillo y hemorragias petequiales en ciego y colon.

 

Escherichia coli presenta un gran número de serotipos en base a la presencia de tres tipos de antígenos denominados O, K y H. Los antígenos O se encuentran localizados en la pared celular constituyendo parte del complejo lipopo- lisacárido. Existen alrededor de 176 grupos de antígenos somáticos O, 112 flagelares H, y 60 antígenos capsulares K, que se encuentran rodeando a la célula a manera de envoltura, o bien como cápsula rudimentaria. El antígeno O es el responsable del serogrupo; la determinación del antígeno somático y flagelar (O:H) indica el serotipo, el cual en ocasiones se asocia con un cuadro clínico en particular.

De las bacterias, la cepa de Escherichia coli enterotoxigénica (ETEC) es una causa común de diarrea en becerros recién nacidos. La colonización del tracto intestinal es debido a la adherencia de los pilis de la bacteria al intestino delgado. El pili K99 está asociado con la producción de una toxina estable, la cual produce la diarrea hipersecretora.

Escherichia coli enteropatógena típica (EPEC) y E. coli enteropatógena atípica (aEPEC), se caracterizan por adhesión y borramiento de las microvellosidades del borde en cepillo e íntima adherencia bacteriana a la membrana plasmática de la célula huésped.

La cepa de Escherichia coli enterohemorrágica (EHEC) produce diarrea sanguinolenta y secuelas sistémicas fatales debido a la actividad de una Shiga toxina. La mayoría de estas infecciones, en humanos, son causadas por E. coli O157:H7, serotipo frecuentemente aislado de heces de gana- do, los cuales son reservorios primarios de estos serotipos. La EHEC es transmitida por los alimentos que pueden provocar enfermedades mortales, tales como colitis hemorrágica y el síndrome hemolítico-urémico, en humanos. Los becerros se infectan con EHEC durante la lactancia, por transmisión horizontal o vertical y no desarrollan signos clínicos de la infección, pero pueden arrojar las bacterias por varios meses y en grandes cantidades. La bacteria puede ser recuperada de heces, intestinos y vesícula biliar en alrededor de 74% de becerros infectados experimentalmente. El colon y el ciego son los sitios donde las bacterias son más a menudo recuperadas.

La disentería ha sido reportada en becerros neonatos natural o experimentalmente infectados con EHEC. Aunque no se considera patógena en bovinos, estas cepas causan diarrea grave y mortal en los becerros recién nacidos inoculados experimentalmente. Tanto los becerros neonatos infectados con estas cepas privados de calostro y los becerros alimentados con calostro tienen un alto nivel intestinal y fecal de EHEC y lesiones características de adhesión bacteriana y borramiento, en el intestinos delgado y grueso.

 

Desde la década de los 80 ´s, se han desarrollado vacunas inactivadas polivalentes para la prevención de infecciones entéricas que contienen rotavirus bovino, coronavirus bovino y tres serotipos de E. coli enterotoxigénica con antígeno K99, para ser utilizadas en la inmunización de vacas preñadas y terneras, encontrándose respuestas de anticuerpos específicos frente a todos los antígenos contenidos en la vacuna. La vacunación 30 días antes del parto se asocia con el aumento de los niveles de anticuerpos protectores contra rotavirus, coronavirus y E. coli FE (K99) en el calostro y la leche durante al menos 28 días. La inmunización de las madres proporciona protección pasiva en terneros neonatos; los anticuerpos son transferidos a través del calostro, previniendo así enfermedades. Las vacas y vaquillas sanas han sido vacunadas con vacunas polivalentes hasta con tres meses de gestación con antígenos de Rotavirus, Coronavirus inactivados, E. coli (K99) y toxoide de Clostridium perfringes. La vacunación de vaquillas preñadas a los 3 meses de gestación (6 meses antes del parto) proporciona una adecuada protección pasiva en terneros recién nacidos.

El mayor desafío para el desarrollo de vacunas es la interferencia de la inmunidad materna. Se han desarrollado diferentes tipos de vacunas para la protección de los hatos, aplicándolas a las madres, lo que garantiza una adecuada protección. La vacunación a vacas preñadas 6 meses antes del parto o en el período final de 3 a 6 semanas antes del parto, resulta en un incremento en las concentraciones de anticuerpos claustrales protectores y títulos de anticuerpos pasivos en terneros.

No existe un tratamiento específico para la diarrea contra virus. Los animales afectados reciben terapias para retempla- zar la pérdida de líquidos y electrolitos, y antibióticos para la infección bacteriana secundaria. La estrategia actual para el control de estas enfermedades se basa en la vacunación de la madre para proteger a la cría por transferencia pasiva de anticuerpos.

El control del síndrome de la diarrea indiferenciada de las terneras va encaminado hacia el manejo de la inmunidad de las madres, por medio de la vacunación en contra de Rotavirus, Coronavirus, y E. coli, durante el secado y el reto. Sin embargo, un mal manejo del calostro impide la inmunización adecuada del becerro, por lo tanto el manejo del calostro es crucial para transferir la inmunidad deseada. La vacunación oral en terneros induce una inmunidad activa, sin embargo el problema con la vacunación oral está en relación con la ingestión de calostro y los anticuerpos en el calostro.

El calostro debe ser ordeñado bajo estrictas normas de higiene evitando la contaminación de los recipientes donde se va a depositar, controlando el medio ambiente y desinfectando las manos del personal que recupera a éste. La medición de la calidad del calostro también requiere medidas higiénicas y separar el calostro de acuerdo a su calidad y congelarlo inmediatamente en recipientes de tamaños uniformes, si es que no se va a utilizar de inmediato. La cantidad de calostro administrada (2 a 4 litros de primera calidad) deberá ser en la primera media hora de nacido del animal. Al momento de administrar el calostro es necesario mantenerlo a temperatura ambiente; con esto se cumple el manejo de calostro que debe tener temperatura, calidad, cantidad y tiempo de administración adecuados.

Además del manejo del calostro, la inmunidad se puede verificar dentro de las primeras 24 a 48 horas utilizando la refractometría del suero sanguíneo (valor óptimo mínimo arriba de 6.0), ésta deberá practicarse máximo tres horas después de que los becerros hayan ingerido leche, calostro o agua.

Una comprensión profunda de los mecanismos de la inmunidad intestinal y su correlación con la protección de los recién nacidos es crítico para desarrollar vacunas eficaces y estrategias complementarias o alternativas de inmunidad pasiva. La inmunización pasiva mediante la administración oral de anticuerpos específicos de diferentes fuentes tales como el calostro inmune o utilizando la tecnología IgY, representan estrategias efectivas y económicas para prevenir las infecciones gastrointestinales en animales destinados al consumo.

Es conocido que las gallinas inmunizadas transfieren inmunoglobulinas (Ig) del suero a la yema de huevo. Estas inmunoglobulinas se clasificaron como inmunoglobulinas tipo IgG, sin embargo la estructura de los anticuerpos de pollo difieren considerablemente de las IgG de los mamíferos y fueron llamados IgY.

Hay varias ventajas de esta tecnología IgY sobre la producción convencional de anticuerpos; los pollos son económicos, la colección de huevo no es agresiva, el aislamiento de IgY es rápido y simple, las proteínas de mamíferos son más inmunogénicas en aves que en mamíferos. Otra ventaja es que se requieren pequeñas cantidades de antígeno para obtener altos títulos de IgY en la yema de los huevos de gallinas inmunizadas.

Los anticuerpos IgY BRV específicos de yema de huevo modulan la respuesta inmune contra la infección de BRV a nivel de la mucosa. Estos resultados indican que la suplementación de dietas en becerros recién nacidos en los primeros 14 días de vida con yema de huevo enriquecido con IgY BRV específica representan una estrategia prometedora para prevenir la diarrea por BRV.

Además, pruebas de campo con la tecnología IgY con anticuerpos específicos de Rotavirus, Coronavirus y E. coli, muestran resultados notables en la obtención de una mayor ganancia de peso, menor incidencia de diarrea y menor mortandad en crianza, así como una disminución en el uso de quimioterapéuticos para solucionar problemas infecciosos lo que permite reducir la generación de resistencia por parte de las bacterias a los fármacos empleados. La inmunización pasiva por vía oral, resulta ser una atractiva herramienta para brindar protección especí- fica y de este modo prevenir las infecciones gastrointestinales en las becerras causadas por estos agentes patógenos, así como el control de los efectos adversos que ocasiona la diarrea, como animales desnutridos y con mala absorción, bajo peso al destete, retraso en el desarrollo corporal y alcance tardío de la madurez sexual, lo cual representa una mayor salud para las becerras que les permite el desarrollo óptimo de su condición corporal.

Por otra parte, vacunas contra Escherichia coli O157: H7 han sido desarrolladas para vacunar vacas 30 días antes del parto, con la finalidad de transferir anticuerpos a las becerras recién nacidas durante la administración del calostro. Estas vacunas han mostrado ser efectivas al encontrarse anticuerpos durante 60 días en los becerros vacunados con calostro de estas vacas.

El uso de probióticos como método alternativo de control de brotes infecciosos causados por Escherichia coli ha avanzado con los probióticos con Escherichia coli por exclusión competitiva reduciendo sustancialmente la eliminación fecal de Escherichia coli (O157:H7).

Con respecto a Cryptosporidium, varias estructuras de los esporozoitos han sido identificados como candidatos a potenciales vacunas utilizando métodos tradicionales, Sin embargo, a pesar de la considerable cantidad de datos estructurales e inmunológicos obtenidos de las características de múltiples antígenos de superficie de esporozoitos aún no hay disponible una vacuna.

Opciones futuras para la prevención o tratamiento de criptosporidiosis pudiera incluir vacunas o moléculas inmunológicas recombinantes. La proteína ácido ribosomal P2 de Cryptosporidium parvum (CpP2) es un importante marcador inmunodominante en la infección por C. parvum, la vacuna de ADN que codifica el antígeno P2 de C. parvum es capaz de proporcionar un medio eficaz para provocar respuestas humorales y celulares, y tiene el potencial de generar inmunidad protectora contra la infección por C. parvum.

Además, con el nuevo enfoque de “vacunología inversa”, se han identificado varios nuevos posibles candidatos vacunales, de Cryptosporidium, éstos antígenos son fusionados con citolisinas en un vector de vacuna viva de Salmonella como antígenos purificados recombinantes, para inducir una potente respuesta inmune celular y humoral específica, sugiriendo su potencial como nueva vacuna contra la infección por Cryptosporidium. Otra estrategia de “vacunología inversa” usando análisis in silice basado en la información de la secuencia del genoma del organismo representa un nuevo enfoque para la identificación de vacunógenos. Este enfoque es particularmente útil en los organismos que, como Cryptosporidium, son difíciles de cultivar de forma continua en el laboratorio. La estrategia se basa en la capacidad de predecir las proteínas que se asocian con la superficie del parásito, y por lo tanto tienen el potencial para la interacción con los mecanismos inmunes del huésped. Recientemente se completaron los genomas de C. hominis, que es principalmente un patógeno humano, y C. parvum, que exhibe una relativamente amplia gama de huéspedes mamíferos.

En ratones la aplicación de vacuna de ADN que exprese proteínas de la pared del ooquistes de C. andersoni, plásmidos recombinantes pueden inducir una respuesta inmune correspondiente al anticuerpo específico, simultá- neamente influye en la respuesta inmune celular, y provee una alta protección.

La nueva tecnología de genes recombinantes utilizada por la industria de vacunas, ha revolucionado la generación de antígenos, proporcionando más eficacia en la protección de humanos y animales contra patógenos bacterianos y virales, debido a que estas vacunas, sólo contienen los componentes necesarios para la inducción de una respuesta protectora. Una gran cantidad de investigaciones han demostrado que epitopes virales y subunidades de toxinas bacterianas pueden ser procesados y expresa- dos en células de levaduras, bacterias, plantas, mamíferos e insectos. Estas proteínas recombinantes inducen respuesta inmune y le confieren excelentes ventajas a las tecnologías de las vacunas actuales, incluyendo una creciente seguridad, economía, estabilidad, versatilidad y eficacia. Además a estas vacunas pueden incorporarse “marcadores”, que hacen posible diferenciar los anticuerpos producidos en respuesta a la vacuna de aquellos causados por una infección natural, aumentando la eficacia de los programas de lucha y control de dichas enfermedades.